JP3389345B2 - Optical fiber preform manufacturing equipment - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ母材の製造
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、光ファイバ母材を製造する方法
として、VAD法やOVD法等が知られている。
【0003】たとえば、VAD法によって光ファイバ母
材を製造するには、SiCl4やGeCl4等の原料ガス、H
2、O2等の燃焼ガス、およびAr等のシールガスを多重
管からなるバーナに供給し、反応容器内において、次の
火炎加水分解反応によって、SiO2、GeO2等のスート
を生成する。
【0004】
2H2+O2→2H2O
SiCl4+2H2O→SiO2+4HCl
GeCl4+2H2O→GeO2+4HCl
(1)
なお、シールガスは、燃焼ガスの火炎によってバーナが
過熱損傷するのを防止するために供給される。
【0005】たとえば、VAD法においては、反応容器
内に配置された出発棒が回転しつつ軸方向に沿って引き
上げられることにより、(1)式に基づいて生成したスー
トが出発棒の上に次第に堆積する。そして、所定量のス
ートが堆積したならば、その後、スートを脱水、透明ガ
ラス化することにより、コア用のガラスロッドが得られ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の火炎
加水分解反応によるスートの堆積中には、SiCl4やGe
Cl4等の原料ガス、H2、O2等の燃焼ガス、およびAr
等のシールガスは、ガス流量制御弁によって流量調整が
された後、バーナに供給されるが、所定量のスートが堆
積した後は、これらのガスの供給が停止される。
【0007】ここで、上述した火炎加水分解反応におい
ては、(1)式から分かるように、HClからなる腐食性
ガスが発生する。この腐食性ガス(HCl)は、スート堆
積中、雰囲気ガスの空気とともに排気ポートを介して反
応容器の外部に排出される。そして、所定量のスートが
堆積した後、原料ガス等の供給は停止され、続いて、原
料ガス配管中に残った原料ガスを排出するため、原料ガ
ス配管は窒素などの不活性ガスでパージが行われる。こ
のパージガスとともに、少しずつ排出された残留原料ガ
スは、直ちに空気中の水分と反応し、HClガスとな
る。また、スートは堆積直後は熱いので、温度がある程
度低下するまでそのまま反応容器内に放置されるが、そ
のスート内に吸着された一部のHClガスも徐徐に反応
容器内へ拡散される。
【0008】したがって、原料ガス等の供給が停止され
た後でも、反応容器には、腐食性ガスの一部が滞留す
る。そして、この滞留したガスは、パージを行っている
原料ガス配管以外の他のガスの配管内に拡散により逆流
して、配管ならびにそのガス流量を調整するためのガス
流量を調整するためのガス流量制御弁を腐食させてしま
う。
【0009】その対策のため、従来は、配管の材料とし
て、フッ素樹脂製のものを使用し、かつ、この配管を長
尺のものにしているが、腐食性ガスが逆流するのを防ぐ
上で未だ十分でない。
【0010】また、配管の途中に逆止弁を設けることが
考えられるが、この場合には、腐食性ガスのガス流量制
御弁への逆流を阻止できるものの、長期使用では逆止弁
自体が腐食してしまう恐れがある。
【0011】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、反応容器内に滞留している腐食性ガス
が、燃焼ガス等のいずれの供給用の配管に対しても逆流
するのを阻止し、配管やガス流量制御弁を腐食させるの
を確実に防止することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、原料ガス、燃焼ガス、およびシールガス
の各供給用配管がそれぞれバーナに接続されて反応容器
内に開口され、スート堆積後は、原料ガスの供給停止処
理と、不活性ガスによる前記原料ガスの供給用配管のパ
ージ処理とが実施される光ファイバ母材の製造装置にお
いて、次の構成を採る。
【0013】すなわち、本発明では、不活性ガスの供給
用配管を、燃焼ガスおよびシールガスの各供給用配管に
それぞれ連通させるとともに、その不活性ガスの供給用
配管の途中位置に開閉弁を設け、原料ガス、燃焼ガス、
およびシールガスの供給停止に応じて前記開閉弁を開い
て、燃焼ガス、およびシールガスの各供給用配管内を不
活性ガスでパージし、これら燃焼ガスおよびシールガス
の各供給用配管に、前記原料ガスの反応残存物である腐
食性ガスが前記反応容器から逆拡散することを防止す
る。
【0014】
【作用】上記構成において、原料ガス等がその供給用配
管を経由してバーナに供給されて反応容器内でスートが
生成されている間は、不活性ガスの供給用配管の途中に
設けた開閉弁を閉じておく。このため、原料ガス等の供
給用配管には、不活性ガスが不意に流入することはな
い。
【0015】そして、反応容器内で所定量のスートが堆
積して原料ガス等の供給が停止されると、そのガス供給
の停止に応じて、直ちに不活性ガスの供給用配管の途中
に設けた開閉弁を開き、燃焼ガス等の供給用配管内に不
活性ガスを流入させて、これらの配管内を不活性ガスで
パージする。
【0016】このため、原料ガス等の供給停止後、反応
容器内に滞留している腐食性ガスが全てのガスの供給用
配管を逆流してくるのが回避され、その結果、配管やガ
ス流量制御弁の腐食が防止される。
【0017】
【実施例】図1は、本発明の実施例に係る光ファイバ母
材の製造装置の構成図である。
【0018】同図において、符号1は反応容器、2は反
応容器1内において堆積されたスート、3は四重管構造
をした石英製のバーナ、4は排気ポートである。
【0019】また、5はSiCl4やGeCl4等の原料ガス
の供給用配管、6、7は燃焼ガスの供給用配管であり、
本例では、一方の配管6がH2ガスの供給用として、他
方の配管7がO2ガスの供給用としてそれぞれ使用され
る。8はバーナ3保護用のシールガス(本例ではArガ
ス)の供給用配管である。
【0020】そして、これらの供給用配管5、6、7、
8がそれぞれバーナ3に接続されて反応容器1内に開口
している。
【0021】11は原料バブラであり、この原料バブラ
11は、SiCl4やGeCl4等の原料溶液の貯留容器10
を備え、この原料バブラ11内に、上記の原料ガスの供
給用配管5と、キャリアガス(本例ではArガス)の供給
用配管12の一端がそれぞれ接続されて構成されてい
る。そして、両配管5、12の間は、一対の三方弁1
4、15を介して短絡されて原料バブラ10をバイパス
する流路が設けられている。
【0022】また、上記の燃焼ガスの各供給用配管6、
7、シールガスの供給用配管8、およびキャリアガスの
供給用配管12の各々の途中位置には、ガス流量制御弁
16、17、18、19、およびその上流側に電磁式の
開閉弁20、21、22、23がそれぞれ個別に設けら
れている。
【0023】なお、本例では、原料ガスの供給用配管
5、燃焼ガスの各供給用配管6、7、およびシールガス
の供給用配管8は、バーナ3との接続側の一部(図1の
太線部分)がテフロン製で、他の部分はステンレス製と
なっている。また、キャリアガスの供給用配管12はす
べてステンレス製である。
【0024】さらに、この実施例では、不活性ガス(本
例ではN2ガス)の供給用配管24を備え、この不活性ガ
ス供給用配管24は、4つに分岐されて原料ガス、燃焼
ガス、シールガス、キャリアガスの各供給用配管6、
7、8、12に個別に接続されるとともに、それらの各
分岐部分に個別に空圧式の開閉弁25、26、27、2
8が設けられている。
【0025】また、この実施例では、上記の三方弁1
4、15の切り換え動作、および開閉弁20〜23、2
5〜28の開閉動作をそれぞれ制御するコントローラ
(図示省略)を備えている。
【0026】次に、上記構成の装置の動作について説明
する。
【0027】反応容器1内で火炎加水分解反応を起こさ
せてスート2を堆積させるには、まず、原料バブラ11
の三方弁14、15を切り換えてバイパスする流路を形
成するとともに、原料ガス等の供給用配管6、7、8、
12の途中の各開閉弁20、21、22、23を開く一
方、不活性ガス供給用配管24の開閉弁25、26、2
7、28を全て閉じる。
【0028】これにより、バーナ3には、原料ガスは供
給されずに、ガス流量制御弁16〜19でそれぞれ流量
調整された燃焼ガス(O2、H2)、シールガス(Ar)、お
よびキャリアガス(Ar)のみが供給され、燃焼ガスの着
火により火炎が生じる。
【0029】この状態から、次に、開閉弁23を開いた
状態で三方弁14、15を切り換えると、キャリアガス
が原料バブラ11内に供給される。
【0030】これにより、原料バブラ11でSiCl4や
GeCl4等の原料溶液10が気化されて原料ガスとな
り、この原料ガスがキャリアガスとともに供給用配管5
内を移送されてバーナ3に供給される。また、燃焼ガス
(O2、H2)、およびシールガス(Ar)も、同様に、供給
用配管6、7、8を経由してバーナ3に供給され、反応
容器1内で前記(1)式に基づく火炎加水分解反応が起こ
ってスート2が堆積する。
【0031】所定量のスート2が堆積した後は、三方弁
14、15を切り換えて原料バブラ11をバイパスする
流路を形成するとともに、開閉弁20、21、22、2
3を全て閉じるとともに、不活性ガス供給用配管24の
各開閉弁25、26、27、28を全て開く。
【0032】これにより、バーナ3には、原料ガス、燃
焼ガス、およびシールガスのいずれも供給が停止され
る、その代わりに、不活性ガス(N2ガス)が各供給用配
管5〜8内に流入してパージされ、バーナ3から反応容
器1内に排出される。このため、供給用配管内5〜8や
ガス流量制御弁16〜19の腐食が確実に防止される。
【0033】なお、図1に示した実施例のように、不活
性ガスの供給用配管24の各分岐部分にそれぞれ個別に
開閉弁25〜28を設けた構成としておけば、原料ガ
ス、燃焼ガス、シールガスの供給が各開閉弁20〜23
によってそれぞれ停止された場合でも、それらに対応し
た開閉弁25〜28を個々に開けば、供給用配管5〜8
内を不活性ガスでパージできるので都合がよい。
【0034】しかし、コスト面等の制約がある場合に
は、図2に示すように、開閉弁25〜28をまとめて一
つの開閉弁29を設けた構成とすることも可能である。
ただし、この場合には、各ガスの逆流を防止するため逆
止弁30〜33を設けておく。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、原料ガス等の供給が停
止された場合には、そのガス供給の停止に応じて、燃焼
ガスやシールガスの供給用配管内が不活性ガスでパージ
されるので、反応容器内に滞留している腐食性ガスがこ
れらの供給用配管を逆流してくるのが回避され、その結
果、全てのガス供給用配管内やガス流量制御弁が腐食す
るのが確実に防止される。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing an optical fiber preform. 2. Description of the Related Art Generally, as a method for producing an optical fiber preform, a VAD method, an OVD method and the like are known. For example, to manufacture an optical fiber preform by the VAD method, a raw material gas such as SiCl 4 or GeCl 4 ,
A combustion gas such as 2 , O 2 and a sealing gas such as Ar are supplied to a burner composed of multiple tubes, and soot such as SiO 2 and GeO 2 is generated in the reaction vessel by the following flame hydrolysis reaction. 2H 2 + O 2 → 2H 2 O SiCl 4 + 2H 2 O → SiO 2 + 4HCl GeCl 4 + 2H 2 O → GeO 2 + 4HCl (1) The seal gas is used to prevent the burner from being overheated and damaged by the combustion gas flame. Supplied to prevent. [0005] For example, in the VAD method, the starting rod arranged in the reaction vessel is pulled up along the axial direction while rotating, so that the soot generated based on the equation (1) gradually rises above the starting rod. accumulate. When a predetermined amount of soot is deposited, the soot is then dehydrated and vitrified to obtain a glass rod for a core. [0006] By the way, during the soot deposition by the above-mentioned flame hydrolysis reaction, SiCl 4 or Ge is not deposited.
Source gas such as Cl 4 , combustion gas such as H 2 and O 2 , and Ar
After the flow rate of the seal gas is adjusted by the gas flow control valve, the seal gas is supplied to the burner, but after a predetermined amount of soot is deposited, the supply of these gases is stopped. Here, in the above-mentioned flame hydrolysis reaction, as can be seen from the equation (1), a corrosive gas composed of HCl is generated. This corrosive gas (HCl) is discharged to the outside of the reaction vessel through the exhaust port together with the air of the atmospheric gas during soot deposition. Then, after a predetermined amount of soot has been deposited, the supply of the source gas and the like is stopped, and then the source gas pipe is purged with an inert gas such as nitrogen to discharge the source gas remaining in the source gas pipe. Done. The residual raw material gas discharged little by little together with the purge gas immediately reacts with the moisture in the air to become HCl gas. In addition, since the soot is hot immediately after the deposition, the soot is left as it is in the reaction vessel until the temperature drops to some extent, but a part of the HCl gas adsorbed in the soot is gradually diffused into the reaction vessel. Therefore, even after the supply of the raw material gas or the like is stopped, a part of the corrosive gas remains in the reaction vessel. Then, the accumulated gas flows back into the pipes of other gases other than the raw material gas pipe being purged by diffusion, and the gas flow rate for adjusting the pipe and the gas flow rate for adjusting the gas flow rate is controlled. Corrosion of control valve. [0009] To prevent this, conventionally, a pipe made of fluororesin is used as the material and the pipe is made long. However, in order to prevent the corrosive gas from flowing backward, the pipe is made of a long material. Not enough yet. It is conceivable to provide a check valve in the middle of the pipe. In this case, the check valve can prevent the corrosive gas from flowing back to the gas flow control valve. There is a risk of doing it. The present invention has been made to solve the above problems, and corrosive gas staying in a reaction vessel flows back to any supply pipe such as combustion gas. It is an object of the present invention to prevent the occurrence of corrosion and to reliably prevent corrosion of piping and gas flow control valves. According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, respective supply pipes for a raw material gas, a combustion gas, and a seal gas are connected to a burner and opened in a reaction vessel. After soot deposition, the source gas supply
Of the feed pipe for supplying the raw material gas with the inert gas.
The following configuration is adopted in the optical fiber preform manufacturing apparatus in which the laser processing is performed . [0013] That is, in the present invention, a supply pipe for inert gases, causes respectively communicated with the supply pipe of the combustion gas and the seal gas, the on-off valve in the middle position of the supply pipe of the inert gas Installation, raw material gas, combustion gas,
And opening the on-off valve in response to stop of the supply of the seal gas, combustion gas, and the supply in the pipe seal gas purging with an inert gas, these combustion gases and sealing gas
In each of the supply pipes, put
Prevents edible gas from back-diffusing from the reaction vessel
You. In the above construction, while the source gas or the like is supplied to the burner via the supply pipe and the soot is generated in the reaction vessel, the inert gas is supplied to the middle of the inert gas supply pipe. Close the provided on-off valve. Therefore, the inert gas does not suddenly flow into the supply pipe for the source gas or the like. When a predetermined amount of soot is deposited in the reaction vessel and the supply of the raw material gas or the like is stopped, the supply of the raw material gas or the like is immediately stopped in the middle of the inert gas supply pipe in response to the stop of the gas supply. The on-off valve is opened, an inert gas is caused to flow into a supply pipe for a combustion gas or the like, and the inside of the pipe is purged with the inert gas. Therefore, it is possible to prevent the corrosive gas remaining in the reaction vessel from flowing backward through all the gas supply pipes after the supply of the raw material gas or the like is stopped. Corrosion of the control valve is prevented. FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for manufacturing an optical fiber preform according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a reaction vessel, 2 denotes a soot deposited in the reaction vessel 1, 3 denotes a burner made of quartz having a quadruple tube structure, and 4 denotes an exhaust port. Reference numeral 5 denotes a pipe for supplying a source gas such as SiCl 4 or GeCl 4 , and reference numerals 6 and 7 denote pipes for supplying a combustion gas.
In this example, one pipe 6 is used for supplying H 2 gas, and the other pipe 7 is used for supplying O 2 gas. Reference numeral 8 denotes a supply pipe for supplying a seal gas (Ar gas in this example) for protecting the burner 3. The supply pipes 5, 6, 7,
Numerals 8 are connected to the burners 3 and open into the reaction vessel 1. Reference numeral 11 denotes a raw material bubbler. The raw material bubbler 11 stores a raw material solution such as SiCl 4 or GeCl 4.
In the raw material bubbler 11, one end of a raw material gas supply pipe 5 and one end of a carrier gas (Ar gas in this example) supply pipe 12 are connected. A pair of three-way valves 1 is provided between the two pipes 5 and 12.
A flow path that is short-circuited through 4 and 15 and bypasses the raw material bubbler 10 is provided. Each of the combustion gas supply pipes 6,
7, a gas flow control valve 16, 17, 18, 19 at an intermediate position of each of the seal gas supply pipe 8 and the carrier gas supply pipe 12, and an electromagnetic open / close valve 20 upstream thereof. 21, 22, and 23 are provided individually. In this embodiment, the supply pipe 5 for the raw material gas, the supply pipes 6 and 7 for the combustion gas, and the supply pipe 8 for the seal gas are partially connected to the burner 3 (FIG. 1). (Bold line) is made of Teflon, and the other parts are made of stainless steel. In addition, the carrier gas supply pipes 12 are all made of stainless steel. Further, in this embodiment, a supply pipe 24 for supplying an inert gas (in this example, N 2 gas) is provided. , Seal gas, carrier gas supply pipe 6,
7, 8, and 12, and pneumatic on-off valves 25, 26, 27, and 2 at their respective branch portions.
8 are provided. In this embodiment, the three-way valve 1 described above is used.
Switching operation of 4, 15 and on-off valves 20 to 23, 2
Controller for controlling the opening and closing operations of 5-28 respectively
(Not shown). Next, the operation of the apparatus having the above configuration will be described. To cause the soot 2 to be deposited by causing a flame hydrolysis reaction in the reaction vessel 1, first, the raw material bubbler 11
The three-way valves 14 and 15 are switched to form a bypass flow path, and supply pipes 6, 7, 8, and 8.
While opening the respective on-off valves 20, 21, 22, and 23 in the middle of 12, the on-off valves 25, 26, and 2 of the inert gas supply pipe 24 are opened.
7 and 28 are all closed. Thus, the raw material gas is not supplied to the burner 3, but the combustion gas (O 2 , H 2 ), the seal gas (Ar), and the carrier gas whose flow rates are adjusted by the gas flow rate control valves 16 to 19, respectively. Only the gas (Ar) is supplied, and a flame is generated by the ignition of the combustion gas. From this state, when the three-way valves 14 and 15 are switched with the on-off valve 23 opened, the carrier gas is supplied into the raw material bubbler 11. As a result, the raw material solution 10 such as SiCl 4 or GeCl 4 is vaporized by the raw material bubbler 11 to become a raw material gas, and this raw material gas is supplied to the supply pipe 5 together with the carrier gas.
It is transported inside and supplied to the burner 3. Also, the combustion gas
(O 2 , H 2 ) and the sealing gas (Ar) are also supplied to the burner 3 via the supply pipes 6, 7 and 8, and the flame based on the formula (1) in the reaction vessel 1. A hydrolysis reaction occurs and soot 2 is deposited. After a predetermined amount of soot 2 has been deposited, the three-way valves 14 and 15 are switched to form a flow path that bypasses the raw material bubbler 11 and the on-off valves 20, 21, 22, and 2 are formed.
3 are all closed, and all the on-off valves 25, 26, 27, 28 of the inert gas supply pipe 24 are all opened. Thus, the supply of the raw material gas, the combustion gas, and the seal gas to the burner 3 is stopped. Instead, an inert gas (N 2 gas) is supplied to each of the supply pipes 5 to 8. To be purged and discharged from the burner 3 into the reaction vessel 1. Therefore, corrosion of the supply pipes 5 to 8 and the gas flow control valves 16 to 19 is reliably prevented. As in the embodiment shown in FIG. 1, if the opening and closing valves 25 to 28 are individually provided at the respective branch portions of the inert gas supply pipe 24, the raw material gas and the combustion gas The supply of the sealing gas is controlled by each of the on-off valves 20 to 23.
Even if each of them is stopped by opening the corresponding on-off valves 25 to 28 individually, the supply pipes 5 to 8
The inside can be purged with an inert gas, which is convenient. However, if there is a restriction in terms of cost or the like, it is possible to adopt a configuration in which the on-off valves 25 to 28 are collectively provided with one on-off valve 29 as shown in FIG.
However, in this case, check valves 30 to 33 are provided to prevent backflow of each gas. [0035] According to the present invention, when the supply of such material gas is stopped, according to the stop of the gas supply, supply the piping of combustion gas and the seal gas is inert Since the gas is purged, corrosive gas remaining in the reaction vessel is prevented from flowing back through these supply pipes, and as a result, all the gas supply pipes and the gas flow control valves are removed. Corrosion is reliably prevented.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る光ファイバ母材の製造装
置の構成図である。
【図2】本発明の他の実施例に係る光ファイバ母材の製
造装置の構成図である。
【符号の説明】
1…反応容器、2…スート、5…原料ガス供給用配管、
6、7…燃焼ガス供給用配管、8…シールガス供給用配
管、24…不活性ガス供給用配管、25〜28…不活性
ガス開閉弁、29…不活性ガス開閉弁、30〜33…逆
止弁。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of an optical fiber preform manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of an apparatus for manufacturing an optical fiber preform according to another embodiment of the present invention. [Description of Signs] 1 ... reaction vessel, 2 ... soot, 5 ... source gas supply pipe,
6, 7 ... combustion gas supply pipe, 8 ... seal gas supply pipe, 24 ... inert gas supply pipe, 25 to 28 ... inert gas on / off valve, 29 ... inert gas on / off valve, 30 to 33 ... reverse Stop valve.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−254242(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03B 37/015 G03B 8/04 Continuation of the front page (56) References JP-A-61-254242 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G03B 37/015 G03B 8/04
Claims (1)
の各供給用配管がそれぞれバーナに接続されて反応容器
内に開口され、スート堆積後は、原料ガスの供給停止処
理と、不活性ガスによる前記原料ガスの供給用配管のパ
ージ処理とが実施される光ファイバ母材の製造装置にお
いて、 不活性ガスの供給用配管を、燃焼ガスおよびシールガス
の各供給用配管にそれぞれ連通させるとともに、その不
活性ガスの供給用配管の途中位置に開閉弁を設け、 原料ガス、燃焼ガス、およびシールガスの供給停止に応
じて前記開閉弁を開いて、燃焼ガス、およびシールガス
の各供給用配管内を不活性ガスでパージし、これら燃焼
ガスおよびシールガスの各供給用配管に、前記原料ガス
の反応残存物である腐食性ガスが前記反応容器から逆拡
散することを防止することを特徴とする光ファイバ母材
の製造装置。(57) Patent Claims 1. A raw material gas, the combustion gas, and the supply pipe of the seal gas is opened in the reaction vessel is connected to the burner, respectively, after the soot deposition, the raw material gas Supply stop
Of the source gas supply piping with an inert gas.
Apparatus for manufacturing an optical fiber preform and the over-di processing is performed, the supply pipe of the inert gas, respectively with communicating in the supply pipe of the combustion gas and the seal gas, for supply of the inert gas off valve provided in the middle position of the pipe, the raw material gas, the combustion gases, and open the on-off valve in response to stop of the supply of the seal gas, combustion gas, and the supply in the pipe seal gas with an inert gas Purge and burn these
The raw material gas is supplied to each gas supply pipe for gas and seal gas.
Corrosive gas, which is a residue of the reaction from the reaction vessel, reversely spreads from the reaction vessel.
An apparatus for manufacturing an optical fiber preform, which prevents scattering .
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